Вимоги до заземлюючих пристроїв

При пошкодженні обладнання, наприклад опорного ізолятора вимикача ВМГ, відбувається перекриття однієї з фаз на раму вимикача, з'єднану сталевий смугою з трубою, забитої в землю. Струм. замикання на землю буде протікати з пошкодженої фази на раму вимикача і через трубу в землю (дивись малюнок нижче).

Розтікання струму заземлення при одному заземлителе і

розподіл потенціалу на поверхні землі

При однорідному грунті ток розтікається на всі боки рівномірно. Обсяг землі, в якому розтікається струм, в міру віддалення від труби збільшується, а щільність струму зменшується. Так як щільність струму у поверхні труби найбільша, то падіння напруги в землі біля поверхні труби також найбільше. У міру віддалення від труби падіння напруги на одиницю довжини зменшується.

Якщо вольтметром виміряти різницю потенціалів на поверхні землі при різних відстанях від труби і результати нанести на діаграму, то вийдуть криві, зазначені на малюнку вище. Найвищий потенціал має труба (фз - потенціал заземлювача). Якщо знехтувати втратою напруги в заземлюючих провідниках, то такий же потенціал буде і на рамі вимикача. Поблизу труби потенціал впаде дуже різко, а на відстані 15 - 20 метрів від труби він буде настільки незначний, що його можна прийняти рівним нулю. Точки нульового потенціалу називають землею в електротехнічному сенсі.

Опір заземлювача розтіканню струму являє собою не опір контакту між заземлювачем і грунтом (воно незначно), а опір грунту між заземлювачем і поверхнею з нульовим потенціалом.

Опір заземлювального пристрою складається з опору заземлювача і опору заземлюючих провідників. Якщо не враховувати малий опір заземлюючих провідників, то опір заземлювального пристрою

де Uз - напруга заземлення по відношенню до землі,
Iз - струм замикання на землю.

Коли людина торкається рукою кожуха апарату з пошкодженою ізоляцією однієї з фаз, наприклад, рами вимикача, показаного на першому малюнку, то напруга між рукою і ногами людини

де Uп - напруга дотику, тобто напруга між тими двома точками ланцюга струму замикання на землю. яких одночасно стосується людина.

Якщо людина підходить до апарату з пошкодженою ізоляцією однієї з фаз, то напруга між його ногами

де Uш - напруга кроку, величину його приймають рівною 0,8 метра.

При влаштуванні заземлений прагнуть, щоб Uп і Uш були якомога меншими, що зменшує небезпеку ураження. Правила улаштування електроустановок встановлюють допустимі величини опорів заземлюючих пристроїв.

В електроустановках напругою вище 1000В з великими струмами замикання на землю (більше 500А) при всіх замиканнях на землю спрацьовує відповідна релейний захист, яка відключає пошкоджену частину установки. Тому в таких установках потенціал на заземлюючих пристроях може з'явитися лише короткочасно і малоймовірно, щоб в цей момент персонал доторкнувся до частин установки, які опинилися під напругою, рівним Uз. Для зазначених установок згідно з ПУЕ опір заземлювального пристрою повинен бути не більше 0,5 Ом, а допустима величина Uз не встановлюється.

В електроустановках напругою вище 1000В з малими струмами замикання на землю, в яких нейтрали не заземлений або заземлені через великий опір, при замиканні на землю відключення пошкодженої ділянки не відбудеться, внаслідок чого заземлюючих пристроїв буде тривалий час перебувати під напругою Uз і збільшиться ймовірність дотику обслуговуючого персоналу до частинам установки, які опинилися під напругою Uз. При використанні заземлюючого пристрою одночасно для заземлення електроустановок напругою до і вище 1000В напруга заземлення Uз згідно ПУЕ не повинно перевищувати 125В, а при використанні заземлюючого пристрою тільки для заземлення електроустановок вище 1000В напруга Uз не повинно перевищувати 250В.

Таким чином, опір заземлювального пристрою в установці напругою вище 1000В з малими струмами замикання на землю, якщо заземлюючих пристроїв використовується також для електроустановок напругою до 1000В.

де Iз - розрахунковий струм замикання на землю.

Якщо заземлюючих пристроїв використовується тільки для електроустановок вище 1000В, то

У мережах з компенсацією ємнісних струмів розрахунковим струмом є залишковий струм замикання на землю, який може виникнути в даній мережі при відключенні найбільш потужного з компенсуючих апаратів, але не менше 30А. В обох розглянутих випадках Rз не повинно перевищувати 10 Ом.

В електроустановках до 1000 В з малими струмами замикання на землю Rз має бути не більше 4 Ом, а в тих же установках, але приєднаних до трансформаторів і генераторів загальною потужністю не більше 100кВА, - не більше 10 Ом.

Опір заземлюючих пристроїв опор повітряних ліній напругою вище 1000В в залежності від питомого опору грунту допускається 10 - 30 Ом.